2023年中考化学重难点突破——气体的制取与净化
一、单选题
1．如图为实验室模拟炼铁的实验。下列说法正确的是
A．开始时应先预热玻璃管，然后再通入一氧化碳
B．实验中玻璃管里粉末由红棕色逐渐变成银白色
C．反应的化学方程式为
D．玻璃管右侧应连接尾气处理装置，以防止污染环境
2．欲在实验室中制取某气体，在选择制取和收集装置时可以不考虑的因素是
A．所有反应物的状态 B．反应条件 C．气体的性质 D．气体的颜色
3．一氧化碳是一种无色、无味但有剧毒的气体，其密度与空气很接近，难溶于水．现要收集一瓶一氧化碳气体，可采用的方法是
A．向下排空气法 B．向上排空气法 C．排水法 D．向上排空气法或排水法
4．一氧化氮是生命体系信息分子之一，在常温下，它是难溶于水且不与水反应；密度略大于空气，易与O2反应生成二氧化氮气体。实验室收集少量NO的方法可用
A．向上排空气法 B．向上排空气法或排水法
C．排水法 D．向下排空气法
5．下列关于实验室制氧气并用排水法收集的实验操作先后顺序中不正确的是
A．先检查制氧装置的气密性，再装药品
B．先给试管均匀加热，再对着药品集中的部位加热
C．等导管口排出的气泡均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中
D．先熄灭酒精灯，再将导管从水槽中取出
6．如图是收集干燥气体并对它进行吸收处理的装置，由图中实验装置推测该气体的有关性质，正确的一组是
A B C D
密度（与空气比较） 大于 大于 小于 小于
在水中的溶解性 难溶 极易溶 极易溶 难溶
A．A B．B C．C D．D
7．某兴趣小组要一瓶（100mL）含氧气的体积分数约为80%的气体，收集气体的装置如图。方法是：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭止水夹b，打开止水夹a通入氧气，把瓶里的一部分水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭止水夹a，然后打开止水夹b通入空气，把瓶里剩下的水全部排入量筒，通入氧气的体积和空气的体积大约是
A．60mL和40mL B．75mL和25mL C．80mL和20mL D．68mL和32mL
8．甲、乙、丙是某同学设计的三套制取氢气的发生装置，对三套装置分析不正确的是
A．实验室可以用装置甲制氢气
B．此时甲装置中的止水夹M处于关闭状态
C．甲装置和丙装置具有可控制反应进行或停止的功能
D．乙装置N处添加止水夹可以与甲装置具有相同功能
9．如图是同学们设计的储气装置（固定装置已略去），下列说法中不正确的是
A．打开止水夹a、b，气体从d管导入，储存在下面的集气瓶里
B．取用气体时，通过控制止水夹a、b，可将气体顺利排出
C．气体被储存在下面的集气瓶里，c导管也必须安装止水夹
D．该装置也可作为制取二氧化碳气体的发生装置
10．2021年《化学教育》第3期，报道了一种“氧化铜还原实验”一体化装置，如图所示，下列说法错误的是
A．用酒精灯加热氧化铜部位，无明显现象，证明二氧化碳不能还原氧化铜
B．先用酒精灯加热炭粉再加热氧化铜，黑色氧化铜变为红色，证明炭粉还原氧化铜
C．加热炭粉过程中发生反应
D．气球可防止有害气体外逸，污染空气
二、实验题
11．如图所示装置有多种用途：
(1)空气中含量最多的气体是______。若用排空气法收集CO2
（密度比空气大，能溶于水），则CO2从______端通入。
(2)若用排水法收集氧气，先将瓶内装满水，然后O2从______端通入。
(3)在医院给病人输氧时，此装置可以观察输氧速率，瓶中盛放约半瓶蒸馏水，这时氧气从______端通入。
12．结合下列实验装置，回答问题。
(1)仪器a的名称：a______。
(2)实验室利用高锰酸钾制取并收集氧气，选用的装置为________（填字母），试管口放一团棉花的目的是防止_____。文字表达式或符号表达式为______；
(3)用排水法收集氧气，当气泡______时，再开始收集；
(4)实验室用排空气法收集气体时，要把导管伸入到集气瓶底部，其目的是______；
(5)实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气（NH3）。常温下氨气（NH3）是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小。氨气（NH3）极易溶于水，其水溶液呈碱性。制取氨气反应的文字表达式：氯化铵 + 氢氧化钙氯化钙 + 氨气+水。则制取并收集NH3，应该从上图中选择的发生装置是_______，收集装置是_______。
13．某兴趣小组的同学们利用如图所示的装置对CO还原Fe2O3粉末的实验进行探究（固定装置略）。
【查阅资料】CO能溶于铜液[醋酸二氨合铜（Ⅰ）和氨水的混合液]
(1)按如图连接装置A﹣E，在装入试剂前，先___。
(2)通入CO2一段时间后，先点燃___处酒精喷灯（填“A”或“D”）。
(3)反应一段时间后，能证明CO与Fe2O3
反应的实验现象：___；____。写出装置D中反应的化学方程式___。
(4)某同学认为该装置有缺陷，需在装置E后再连接装置F，其目的是___。装置E、F的接口连接顺序：a连接___（填“b”或“c”）。
14．化学是一门以实验为基础的科学，化学所取得的丰硕成果，是与实验的重要作用分不开的。结合下列实验装图回答问题：
(1)写出指定仪器的名称：①___________。②___________。
(2)用高锰酸钾为原料制取氧气文字表达式为___________，为了收集较纯净的氧气可选用的装置组合是___________，结果发现水槽中的水变成了紫色，原因是___________。
(3)硫化氢气体是一种无色有臭鸡蛋气味的气体，有剧毒，极易溶于水，密度比空气大。实验室可用硫化亚铁固体和稀硫酸溶液在常温下直接反应而制得，则可选用的发生装置是___________，收集装置是___________，该收集方法存在的缺陷是___________。
三、科学探究题
15．兴趣小组同学对氧气的收集进行了进一步探究：
【提出问题】不同的收集方法收集中的操作是否影响氧气的纯度？
【知识回顾】氧气能向上排空气法收集，所利用氧气的物理性质是______，用排水法集氧气时，判断氧气已收集满的依据是______。
【实验设计】分别按下列方法，重复收集三瓶氧气，然后利用氧气传感器测定氧气的浓度（装置如图A），记录并取平均值。
（1）用排水法收集氧气：①导管口一冒出气泡就进行收集；②当导管口气泡连续且较均匀时进行收集。
（2）用向上排空气法收集氧气：③按图B所示，将导管伸入集气瓶中部进行收集，以能使放置在集气瓶口带火星木条复燃为氧气集满的标准；④按图C所示，将导管伸入近集气瓶底部进行收集，以能使放置在集气瓶口带火星木条复燃为氧气集满的标准；⑤按图C所示，将导管伸入近集气瓶底部进行收集，将氧气集满标准改为以能使放置在集气瓶口带火星木条复燃后再收集40s。
【实验记录】
收集方法、操作 ① ② ③ ④ ⑤
氧气平均浓度/% 63.7 89.7 67.0 79.7 88.4
【分析】
（1）实验中每一种收集方法、操作均收集三瓶，并取其平均值，目的是______。
（2）①、②均采用排水法收集，但①所得氧气浓度明显更小，其原因是______。
（3）对比③、④的数据，用向上排空气法收集气体时，需注意______。
（4）若采用向上排空气收集氧气时，要收集到较纯的氧气，可采取的措施是______。
【结论】收集方法、操作对收集气体的纯度有影响。
【拓展】通过探究，兴趣小组同学认为使带火星的木条复燃的氧气不一定是纯净的氧气，小组同学实验得知：先向集气瓶中加入其容积35%的水，然后用排水法利用氧气将瓶中的水排出，所得到的气体可使带火星的木条复燃，此时瓶中气体中氧气的体积分数约为______。
16．某兴趣小组在学习碳（C）的化学性质时，了解到高温下C与CuO反应生成CO2，C还能使CO2转变成CO。于是对过量木炭还原CuO的气体产物中是否含有CO进行了探究。
【猜想与假设】C还原CuO时产生的CO2与C进步反应生成CO，化学方程式是___________。
【查阅资料】CO不与NaOH、Ca（OH）2及H2SO4反应。
【实验方案】取研细和干燥后的木炭（0.3g）和CuO（2.0g），混合均匀并装入试管，连接装置，高温反应，检验气体。
【实验过程】
（1）由如图装置③中粉末的颜色变化可检验CO，除此之外，还可通过几种装置的组合，由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在，则装置连接的最佳顺序为________→尾气处理（填字母）。
A①→②→③→④
B④→①→②→③→①
C①→④→①→③→②
B③→④→①→②
（2）上述进一步确定CO存在的现象是__________（装置③中粉末的颜色变化除外）。
（3）装置③中发生反应的化学方程式是________________。
（4）写出CO尾气处理的方法：_________（一种即可）。
【实验结论】高温下，过量木炭还原CuO的气体产物中有CO。
【延伸应用】冬天，室内用炭火取暖时，应注意_______________。
参考答案：
1．D
【详解】A、应先通入一氧化碳，排净装置内空气，避免形成爆炸性混合物，发生爆炸，错误。
B、氧化铁被还原为铁，实验中玻璃管里粉末由红棕色逐渐变成黑色，错误。
C、反应的化学方程式为，错误。
D、一氧化碳有毒，污染环境，玻璃管右侧应连接尾气处理装置，以防止污染环境，正确。
故选：D。
2．D
【详解】实验室里制取气体的一般思路和方法是：1、选择适当的反应，包括反应物和反应条件。2、选择合适的实验装置。3、验证所制得的气体。
A：反应物的状态这个因素符合上述思路和方法。不选A。
B：反应条件这个因素符合上述思路和方法。所以不选B。
C：根据气体的性质选择收集气体方法，这个因素必须考虑。所以不选C。
D：气体的颜色不符合上述思路和方法。因此，选择D。
综上所述：选择D。
3．C
【详解】一氧化碳是一种有剧毒的气体，其密度与空气很接近，不能用排空气法收 集，一氧化碳难溶于水，可用排水法收集
故选：C。
4．C
【详解】一氧化氮在常温下难溶于水且不与水反应，可用排水法收集。密度略大于空气，易与O2反应生成二氧化氮气体，不能用排空气法收集。故选C。
5．D
【详解】A、先检查制氧装置的气密性，再装药品，避免装置漏气造成药品浪费，故选项正确；
B、先给试管均匀加热，再对着药品集中的部位加热，防止受热不均，引起试管炸裂，故选项正确；
C、等导管口排出的气泡均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中，否则可能会收集的气体不纯，故选项正确；
D、应先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，否则会导致水槽中的水倒吸入试管，导致试管炸裂，故选项错误；
故选D。
6．C
【详解】收集气体从万能瓶短管进入，先集中在上部。说明气体密度比空气小。处理该气体尾气使用防倒吸装置，并且用水吸收处理，所以该气体极易溶于水。故选C。
7．B
【分析】氧气约占空气总体积的五分之一，根据提供数据可以进行相关方面的计算。
【详解】设通入氧气体积为x，则通入空气体积为：100mL-x，根据题意有：x+（100mL-x）×=100mL×80%，x=75mL，则空气体积：100mL-75mL＝25mL；
故选B。
8．D
【详解】A、实验室用锌和稀硫酸制取氢气，不需要加热。甲是固液不加热型装置，可用于制取氢气。正确。
B、甲两侧液面不相平，说明止水夹M处于关闭状态，正确。
C、装置甲可以通过活塞控制固体与液体的接触与分离，丙可以通过上下移动铜丝控制固体与液体的接触与分离，都能控制反应的发生和停止，正确。
D、乙装置关闭N，能将液体压入长颈漏斗，但无法全部压入。无法使固体与液体分离，无法具有与甲装置相同的功能。错误。
故选D。
9．C
【分析】根据该装置的工作原理来考虑，在通入气体或排出气体时都要通过控制止水夹a、b，来完成操作。如果气体从d进入，打开止水夹ab，在大气压力的作用下，气体可储存在下面的瓶子里；当打开止水夹a、b，靠水的重力即可方便地将气体排出；此装置还可用于固液不加热反应制取气体。
【详解】
A、打开止水夹a、b．气体从d管导入，储存在下面的瓶子里，水被压入上瓶，这是利用排水集气法来收集气体，故A正确，不符合题意；
B、取用气体时，由于c是与外界通着，打开止水夹a、b，靠水的重力即可方便地将气体排出，故B正确，不符合题意；
C、由于此装置工作原理是通过重力作用，所以c必须是与外界通着，故不需要安装止水夹；故C错误，符合题意；
D、下边瓶中放入石灰石，上边的瓶中放入稀盐酸即能完成实验室制取二氧化碳的发生装置，故D正确，不符合题意；
故选：C。
10．B
【详解】A、用酒精灯加热氧化铜部位，无明显现象，说明二氧化碳和氧化铜不反应，二氧化碳不能还原氧化铜，不符合题意；
B、先用酒精灯加热炭粉再加热氧化铜，黑色氧化铜变为红色，是因为碳和二氧化碳在高温下反应生成了一氧化碳，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，证明一氧化碳还原氧化铜，符合题意；
C、加热炭粉过程中，碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，该反应的化学方程式为：，不符合题意；
D、二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳有毒，散逸到空气中，会污染空气，气球可以收集尾气，防止污染空气，不符合题意。
故选B。
11．(1) 氮气 A
(2)B
(3)A
【详解】（1）空气中氮气约占总体积的78%，氧气约占21%，空气中含量最多的气体是氮气，由于二氧化碳密度比空气大，所以用向上排空气法收集，即空气要从上端被排出，所以二氧化碳必须从A端进入；
（2）由于氧气的密度比水的密度小，所以如果氧气从A端进入后，它会迅速从B端跑掉，而收集不到氧气，所以氧气必须从B端进入；
（3）在医院给病人输氧时，瓶中放约半瓶蒸馏水，这时氧气从A管进。
12．(1)长颈漏斗
(2) AC或AD##AC##AD 加热时粉末状的物质进入导管，堵住导管 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气或KMnO4K2MnO4+MnO2+O2
(3)连续并均匀冒出
(4)为了尽可能排出集气瓶中的空气，收集较纯的氧气
(5) A E
【详解】（1）由图可知，仪器a的名称为长颈漏斗，故填：长颈漏斗；
（2）实验室常用高锰酸钾制取氧气，属于固-固加热型，选择的发生装置为A；氧气不易溶于水，密度比空气大，可用排水法或向上排空气法收集，选择的收集装置为C或D；试管口放一团棉花的目的是防止加热时粉末状的物质进入导管，堵住导管；高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字或符号表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气或KMnO4K2MnO4+MnO2+O2，故填：AC或AD；加热时粉末状的物质进入导管，堵住导管；高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气或KMnO4K2MnO4+MnO2+O2；
（3）用排水法收集氧气，当气泡连续并均匀冒出时，再开始收集，是因为刚开始收集到的气体中混有空气，制得的气体不纯，故填：连续并均匀冒出；
（4）实验室用排空气法收集气体时，要把导管伸入到集气瓶底部，其目的是为了尽可能排出集气瓶中的空气，收集较纯的氧气，故填：为了尽可能排出集气瓶中的空气，收集较纯的氧气；
（5）实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气（NH3），属于固-固加热型，选择的发生装置是A，氨气（NH3）密度比空气小，极易溶于水，只能用向下排空气法收集，选择的收集装置为E，故填：A；E。
13．(1)检查装置气密性
(2)A
(3) D中玻璃管内红棕色粉末逐渐变为黑色 E中澄清石灰水变浑浊
(4) 除去未反应完的CO c
【详解】（1）装入试剂前，应先检查装置气密性，故填：检查装置气密性；
（2）A装置中，CO2会与C粉在高温下反应产生CO，CO具有可燃性，加热CO与空气的混合气体可能会引起爆炸，所以CO2通入一段时间后，先点燃A处酒精喷灯，让产生的CO排净装置内的空气，故填：A；
（3）CO会与Fe2O3在高温下反应产生CO2和Fe，化学方程式为：，观察到的实验现象是D中红棕色粉末变为黑色，E中澄清石灰水变浑浊，故填：D中红棕色粉末变为黑色；E中澄清石灰水变浑浊；；
（4）该装置没有尾气处理装置，CO有毒，不能直接排放到空气中，又因为CO能溶于铜液，所以可以在E装置后连接F装置，吸收未反应完的CO，进行尾气处理。气体应该长管进，短管出。故填：除去未反应完的CO；c。
14．(1) 试管 集气瓶
(2) 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 AE 试管口未放置棉花
(3) B C 没有安装尾气吸收装置
【详解】（1）由图可知，仪器①的名称为试管，仪器②的名称为集气瓶，故填：试管；集气瓶；
（2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气；该反应属于固-固加热型，选择的发生装置为A，氧气密度比空气大，不易溶于水，可用向上排空气法或排水法收集，采用排水法收集气体较纯净，选择的收集装置为E；结果发现水槽中的水变成了紫色，可能原因是加热时高锰酸钾粉末进入水槽，需要在试管口放置棉花，防止高锰酸钾粉末进入水槽，故填：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；AE；试管口未放置棉花；
（3）实验室可用硫化亚铁固体和稀硫酸溶液在常温下直接反应而制得硫化氢，选择的发生装置为B，硫化氢极易溶于水，密度比空气大，只能采用向上排空气法收集，选择的收集装置为C，该收集方法有缺陷，原因是硫化氢气体有毒，不能直接排放到空气中，需要安装尾气吸收装置，故填：B；C；没有安装尾气吸收装置。
15． 通常状况下，氧气的密度比空气大 集气瓶口有气泡向外逸出 减小实验误差 ①所收集到的气体中包括装置中原有的空气（合理即可） 导管需伸入近集气瓶瓶底部 能使带火星的木条复燃后，继续收集一会 48.65%
【详解】知识回顾：
氧气能向上排空气法收集，所利用氧气的物理性质是通常状况下，氧气的密度比空气的密度大；用排水法集氧气时，判断氧气已收集满的依据是集气瓶口有气泡向外逸出。
分析：
（1）多次实验，取平均值，目的是减小误差；
（2）①是导管口一冒出气泡就进行收集，发生装置内的空气没有排尽，故氧气浓度小的原因是所收集到的气体中包括装置中原有的空气；
（3）③中导管没有伸到集气瓶底部，不利用集气瓶内空气的排出，使收集到的气体浓度低，对比③、④的数据，用向上排空气法收集气体时，需注意导管需伸入近集气瓶瓶底部；
（4）结合操作⑤可以得出，若采用向上排空气收集氧气时，要收集到较纯的氧气，可采取的措施是能使带火星的木条复燃后，继续收集一会；
拓展：
集气瓶中加入其容积35%的水，则收集到的氧气占集气瓶容积的35%，集气瓶中原有空气为：，其中氧气的体积分数为：，则最终集气瓶中氧气的体积分数约为：。
16． CO2+C2CO B 前一个澄清石灰水不变浑浊，后一个澄清石灰水变浑浊； CO+CuOCu+CO2 点燃（或收集） 保持通风
【详解】[猜想与假设]
CO2与C在高温条件下反应生成CO，化学方程式是CO2+C 2CO；
[实验过程]
（1）由如图装置③中粉末的颜色变化可检验CO，除此之外，还可通过几种装置的组合，由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在，则装置连接的最佳顺序为④→①→②→③→① →尾气处理：先用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，然后用澄清石灰水不变浑浊验证二氧化碳被除尽，然后用浓硫酸干燥气体，再通过③中将CO转化成二氧化碳，然后通过澄清石灰水变浑浊验证有二氧化碳生成；
（2）上述进一步确定CO存在的现象是前一个澄清石灰水不变浑浊，最后一个盛有澄清石灰水的试管内，液体变浑浊；
（3）装置③中发生反应是一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成二氧化碳和铜，化学方程式是CO+CuOCu+CO2；
（4）一氧化碳燃烧生成二氧化碳，CO尾气处理的方法：点燃（或收集）；
[延伸应用]
冬天，室内用炭火取暖时，应注意保持通风，防止碳发生不完全燃烧产生一氧化碳，使人中毒。
